Restriksiyon Endonükleaz’lar Ne İşe Yarar?
Restriksiyon enzimleri, kısa DNA dizilerini özgül olarak tanıyan ve bu dizilere yakın bölgelerden veya bu diziler içerisindeki spesifik bölgelerden DNA’yı kesen yapılardır.
İlk olarak 1968’de K.W.Wilkox, H.O.Smith ve T.S.Kelley tarafından Haemmophillus influenza bakterisinden izole edilmiştir. İzole edilen bu ilk enzimin adı ise Hind II’dir. Restriksiyon enzimlerinin çok büyük bir kısmı bakterilerden, çok az bir kısmı da virüs ve ökaryotlardan izole edilmiştir.
Restriksiyon enzimleri, DNA çift sarmalında kendilerine özgü tanıma dizilimini şeker ve fosfat omurgasından kırar. Bazı restriksiyon endonükleazlar spesifik tanıma bölgesine ihtiyaç duymazlar.
Bazı restriksiyon enzimleri için DNA zincirinin her ikisinde de aynıdır. Bunlar ‘’Palindromik Diziler’’ olarak adlandırılmaktadır.
Restriksiyon Endonükleazlar’ın doğal biyolojik fonksiyonu, bakteriyel savunma mekanizmasında oynadıkları roldür. Bakteriye giren yabancı DNA’ları da kesebildiklerinden dolayı, intrasellüler bakteriyel patojenleri inaktive edebilmekte ve bakteriyi virüs ve yabancı DNA’lardan korumaktadırlar.
Aynı zamanda, bakterilerde bulunan, spesifik metilaz enzimleri de, Restriksiyon bölgelerine metil grupları ekleyerek, Restriksiyon endonükleazların bakterilerin kendi DNA’sını kesmesini engellemektedir.
Restriksiyon Endonükleazlar’ın Kullanım Alanları
- DNA’nın modifikasyon statülerinin analizi
- Probların hazırlanması
- Mutant organizmaların meydana getirilmesi
- DNA molekülünün yeniden düzenlenmesi
- Popülasyon polimorfizminin analizi
- DNA haritasının çıkartılması
Restriksiyon Enzimlerinin İsimlendirilmesi
Restriksiyon Enzimlerinin ismi, izole edildikleri bakterinin cins isminin ilk harfi ile tür isminin ilk iki harfinden meydana gelmektedir.
EcoRI > Escherichia coli
BamHI > Bacillus amyloliquefaciens
HindIII > Haemophilus influenza
PstI < Providencia stuartii
Sau3AI > Staphylococcus aureus
Bazı Restriksiyon Enzimleri ve Tanıma Bölgeleri
|
Enzim |
Tanıma Sekansı |
|
BamHI |
GGATCC |
|
NotI |
GCGGCCGC |
| Sau3AI |
GATC |
| Sac I |
GAGCTC CTCGAG |
Restriksiyon Enzimlerinin Kesim Bölgeleri
- Yapışkan uç oluşturan restriksiyon enzimlerinin kesim şekli ;
- Küt uç oluşturan restriksiyon enzimlerinin kesim şekli ;
Restriksiyon Enzimlerinin Sınıflandırılması
Tip1 RE’lar; Bu tip enzimlerin endonükleaz aktiviteleri için ATP, S-adenozilmetionin ve mg+2’a ihtiyaç duymaktadırlar. Bilinen tüm tip I RE’lar tanıma sekansındaki adenin rezidülerini metilasyona uğratmaktadır.
Tip II RE’lar; Bu tip enzimler en çok çalışılan gruptur. İzole edilen RE’ların büyük bir kısmı bu gruptadır. Bu gruptaki enzimler tüm hedef nükleotitten veya çok yakından kesim yapma özellikleri nedeniyle araştırmalar için idael enzimlerdir. Mg+2 iyonlarının varlığında çift zincir DNA üzerindeki palindromik sekansları tanır ve ve bu sekans içindeki özel bölgeden kesim yaparlar.
Tip III RE’lar; Tip I RE’lar gibi metilasyon modifikasyon fonksiyonuna sahiptirler. Mg+2 ve ATP’ye bağlı kesim gerçekleştirirler. Bu enzimlerin tam bir kesim yapma özellikleri zayıftır. DNA’ya tanıma sekanslarından bağlanmalarına rağmen, kesimi tanıma bölgesinden farklı bir yerden gerçekleştirirler.
Homing Endonükleazlar; Protein yapıları bakımından diğer RE’lardan farklılık gösterirler. Uzun ve asimetrilk bölgeleri tanıyıp keserler. Aktiviteleri için protein ve RNA’ya ihtiyaç duymaktadırlar. Tanıma bölgelerindeki tek baz değişimlerini tolere edebilmektedirler.
Nicking Endonükleazlar; RE’lar çift zincir DNA’ya bağlanıp kesim yapmaktadırlar. Tek zincire Bağlanan Endonükleaz aktivitesi gösteren enzim grubuna ‘’Nicking’’ endonükleazlar denilmektedir.
Şevval ÇAKIR
Kaynaklar;
- yunus.hacettepe.edu.tr/~mergen/sunu/s_restrictions.pdf
- anibal.gyte.edu.tr/hebe/AblDrive/71167157/w/Storage/217_2011_1_113_71167157/Downloads/restriksiyon-endonkleazlar.pdf
- biyokure.org/restriksiyon-enzimleri-ile-kesim/142/
- yunus.hacettepe.edu.tr/~coner/GEN/01/rest.htm